雙螺旋輸送器攪攏軸結(jié)構(gòu)改型探討

苗 凱

（遼陽石化分公司尼龍廠 遼寧遼陽）

一、前言

己二酸裝置干燥系統(tǒng)，山東天力公司設(shè)計制造。雙螺旋輸送器是干燥系統(tǒng)中的傳送設(shè)備，輸送的介質(zhì)為上一級旋風(fēng)分離器回收的干物料和離心機(jī)分離出來的微濕物料的干濕混合物，微負(fù)壓操作。輸送器在裝置開車初期運(yùn)行比較平穩(wěn)，但在裝置開車半年后頻繁出現(xiàn)攪攏軸斷軸現(xiàn)象，維修后運(yùn)行時間短暫，嚴(yán)重影響干燥系統(tǒng)的平穩(wěn)操作和運(yùn)行。

二、輸送器及攪攏軸介紹

雙螺旋輸送器采用水平固定式結(jié)構(gòu)，由功率為22 kW的擺線減速機(jī)驅(qū)動。輸送器雙攪攏由同步齒輪傳動，同時向內(nèi)翻轉(zhuǎn)、向前輸送物料。攪攏軸為實(shí)心軸，槳葉形式為葉片螺旋面型，由螺母固定。輸送器結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。攪攏軸結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

圖1 輸送器結(jié)構(gòu)簡圖

圖2 攪攏軸結(jié)構(gòu)簡圖

S2452輸送器主要參數(shù)，工作介質(zhì)是己二酸粉料、微量水（粉料中夾帶）；操作壓力，微負(fù)壓；工作溫度，常溫；工作轉(zhuǎn)速，50 r/min；驅(qū)動功率22 kW；攪攏軸Φ120×4700 mm。

三、輸送器攪攏軸斷軸原因分析

（1）S2452輸送器攪攏軸采用實(shí)心軸結(jié)構(gòu)，自身重量大、軸徑細(xì)、長度長并且中間無支撐機(jī)構(gòu)（易堵塞物料），攪攏軸中間段在重力作用下易產(chǎn)生彈性形變，這樣一來攪攏槳葉的外沿會刮碰輸送器殼體內(nèi)壁，長時間運(yùn)行易造成攪攏軸承受的扭矩過大，進(jìn)而發(fā)生斷軸現(xiàn)象。

（2）攪攏軸在徑向方向共計開16處通孔，用于安裝攪攏槳葉，破壞了實(shí)心軸的整體強(qiáng)度。此外，攪攏軸在加工通孔過程中容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力和裂紋，進(jìn)而引起強(qiáng)度失效。

（3）攪攏軸槳葉采用螺母緊固，攪攏軸在運(yùn)行一段時間后，由于槳葉對殼體內(nèi)壁的刮碰，部分緊固槳葉的螺母會發(fā)生松動，造成槳葉徑向移動，原有的螺旋型方位改變，兩個攪攏軸配合的槳葉發(fā)生刮碰，導(dǎo)致攪攏軸扭矩瞬間加大進(jìn)而在薄弱處失效斷折。

四、改造說明

由于此輸送器在裝置開車初期運(yùn)行半年多無故障，因此此臺輸送器攪攏軸的原有設(shè)計強(qiáng)度、剛度沒有問題，新設(shè)計的攪攏軸強(qiáng)度應(yīng)該保證不低于原有設(shè)計值。

（1）原有攪攏軸為實(shí)心軸、重量過大，為減輕重量并在不降低原來強(qiáng)度的情況下，將原有實(shí)心軸改為空心厚壁管結(jié)構(gòu)，尺寸由Φ120×4700 mm 變?yōu)?Φ140×1×4700 mm。

原實(shí)心軸重量414 kg，現(xiàn)空心軸重量177 kg。改為空心軸后，既節(jié)省材料，還避免了由于重力造成的彈性形變。

（2）原實(shí)心軸和改后空心軸強(qiáng)度和剛度計算比對（計算過程略）。進(jìn)行強(qiáng)度校核，攪攏軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為4202 N·m。經(jīng)計算，空心軸與實(shí)心軸的抗扭截面系數(shù)無明顯變化，因此將軸由實(shí)心軸改為空心時，軸所受到的最大剪切應(yīng)力不變，即強(qiáng)度影響不大。最大剪切應(yīng)力為15 MPa。

（3）剛度校核。計算過程略，原實(shí)心軸改為空心軸后，材料沒有發(fā)生變化，因此剪切模量不變；軸所傳遞的扭矩為4202 N·m，截面長度不變；軸的極慣性距相同，因此將軸由實(shí)心軸改為空心時，兩軸的扭轉(zhuǎn)角相同，空心軸的剛度沒有被破壞，即剛度影響不大。

（4）原有槳葉固定方式為螺母緊固，易產(chǎn)生松動。將原有槳葉去掉槳柄，按照螺旋線形式依次焊接在空心管外壁上，這樣一來，螺旋槳葉不會產(chǎn)生松動及刮碰。

五、運(yùn)行說明

改造于2005年7月裝置停車檢修時實(shí)施，輸送器改造后一直運(yùn)行至2013年6月裝置停車大檢修，期間除2010年7月更換一次支撐軸承外（例行檢修），未發(fā)生其他檢修及停車，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，能夠滿足己二酸裝置干燥系統(tǒng)的連續(xù)操作要求。

通過將原輸送器實(shí)心軸改為空心軸結(jié)構(gòu)并且去掉通孔，采用葉片直接焊接在厚壁管上的設(shè)計，保證了攪攏軸的設(shè)計強(qiáng)度和剛度，消除了由槳葉刮碰產(chǎn)生的斷軸現(xiàn)象，攪攏軸的重量以及采購成本降低，輸送器運(yùn)行周期和使用壽命延長。